配施有机肥对潜育化水稻土的培肥效果

为探索潜育化水稻土的培肥措施,通过田间试验研究了有机无机肥配施对潜育化低产水稻土产量和土壤养分有效性的影响。结果显示:连续2季施用有机肥后,潜育化水稻土产量显著提高,以早稻配施紫云英-晚稻配施猪粪处理的产量最高。添加有机肥降低了潜育化水稻土耕层土壤p H值。早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的有机质提高明显,比NPK处理提高了15.22%;早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的潜育化水稻土全氮含量比单施化肥处理提高4.19%;早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的潜育化水稻土有效磷含量提高最多,比NPK处理提高了4.92%;相比于NPK处理,早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的土壤速效钾含量比两季均单施化肥处理提高了13.2%。因此,潜育化水稻土适当配施有机肥可以提高土壤养分有效性,增加水稻产量,可以作为培肥改良潜育化水稻土的参考方法。     

减施20%化肥下绿肥翻压量对江西双季稻产量及氮素利用的影响

  【目的】  种植绿肥是实现化肥减施的重要措施,研究稻田系统中不同绿肥翻压量对土壤供氮及主作物水稻吸氮规律的影响,以期为江西双季稻区合理利用紫云英,提高水稻产量提供理论依据。  【方法】  田间试验位于江西双季稻区。在早稻氮磷钾肥用量减施20%条件下,设置冬种并翻压紫云英鲜草15000 (G₁F₈₀)、22500 (G_1.5F₈₀)、30000 (G₂F₈₀)、37500 (G_2.5F₈₀) kg/hm2,以及冬闲且水稻不施化肥对照(CK)、冬种紫云英水稻不施化肥(GM)和冬闲常规施肥(F₁₀₀)共7个处理。分析了水稻产量、植株吸氮量、氮肥利用率,以及水稻生育期土壤无机氮含量,并分析了土壤性状和水稻产量、植株吸氮量之间的关系。  【结果】  与F₁₀₀相比,G₁F₈₀处理早稻产量显著增加11.64%;G₂F₈₀处理晚稻产量显著增加7.81%;G₁F₈₀、G_1.5F₈₀和G₂F₈₀处理双季稻总产量分别显著增加5.79%、5.38%和7.17%。其余不同紫云英翻压量处理的产量相比F₁₀₀均未降低。冬种紫云英配施80%化肥可显著提高早稻稻谷吸氮量、早稻当季氮肥利用率和早稻氮肥偏生产力,提高早稻和晚稻收获期土壤全氮和有机质含量,提升土壤肥力水平。早稻孕穗期、早稻收获期和晚稻收获期,G_2.5F₈₀处理土壤铵态氮含量均显著高于F₁₀₀处理,且为各处理中含量最高。从早稻孕穗期到早稻收获期,不同紫云英翻压量处理氮素累积速率均为正值,水稻植株吸氮量增加,而冬闲常规施肥处理氮素累积速率为负值,水稻吸氮量降低。在水稻生育期,紫云英翻压量小于22500 kg/hm2时,水稻植株吸氮量随翻压量增加而增加,而翻压量大于22500 kg/hm2时,水稻植株吸氮量明显降低。土壤速效钾含量对水稻产量和吸氮量的贡献率最大,对早稻产量和早稻吸氮量的贡献率分别为35.17%和40.16%,对晚稻产量和吸氮量的贡献率分别为21.22%和25.22%,对双季稻产量和吸氮量的贡献率分别为34.83%和27.86%。  【结论】  在减施常规量20%化肥条件下,种植翻压适量紫云英可提高早稻稻谷吸氮量,促进水稻增产。翻压高量紫云英有利于培育土壤碳库和氮库,提高土壤供氮能力。综合各项分析,在江西双季稻区紫云英翻压量为30000 kg/hm2时效果最好。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

氮素有机替代对东北黑土区土壤微生物碳磷资源限制的影响

  【目的】  土壤微生物数量和结构普遍受到碳 (C)，氮 (N)、磷 (P)等养分有效性的影响，研究不同施肥措施对东北黑土区土壤理化性质、微生物量和酶活性的影响，深入了解土壤微生物养分资源限制状况及其变化规律，为提高土壤生物肥力提供理论依据。  【方法】  试验设在黑龙江省哈尔滨市，土壤类型为黑土，种植制度为玉米单作。试验开始于2019年，共设9个处理:不施肥 (CK)、习惯施肥 (FP)、推荐施肥 (OPT)、推荐施肥不施氮 (–N)；有机氮替代推荐施氮量的10% (M1)、20% (M2)、30% (M3)、40% (M4) 和50% (M5)。玉米收获后，采集0—20 cm土壤样品，测定土壤含水量、pH、有机质、全氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳、可溶性有机氮、微生物量碳、微生物量氮和4种土壤酶 (酸性磷酸酶、β-D-葡萄糖苷酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  与OPT处理相比，有机氮替代化肥氮处理提高了土壤速效养分含量 (可溶性有机碳、有效磷、速效钾) 和微生物量 (微生物量碳、微生物量氮)，其中可溶性有机碳、有效磷和速效钾的含量随替代比例的增加分别增加了15.5%～46.6%、1.4%～18.5%和2.4%～18.8%；MBC和MBN的含量随有机替代比例的增加分别增加了1.4%～19.9%和0.04%～22.7%。PCA分析显示出CK、化肥处理 (FP、OPT、–N) 和有机氮替代化肥氮处理 (M1、M2、M3、M4、M5) 下的土壤酶活性具有显著差异；RDA分析进一步表明有效磷 (F = 14.1，P = 0.002) 是影响酶活性变化的主要理化因子，解释了不同处理间酶活性差异的36.1%。酶化学计量散点图显示出试验点的土壤微生物均受到磷的限制，FP处理下的土壤微生物还受到碳的限制。此外，与CK相比，有机氮替代化肥氮显著提高了β-D-葡萄糖苷酶与酸性磷酸酶的比值，但是矢量角度在不同有机替代处理间并无显著差异。  【结论】  在本试验区中，未施肥处理下土壤微生物受到碳和磷的共同限制，习惯施肥和优化施肥均会加剧微生物的碳限制。有机氮替代化肥氮可以显著提高土壤的养分含量与生物肥力，解除土壤微生物的碳限制，并显著减轻土壤微生物的磷限制。但是磷限制的减轻效果并未随有机氮替代化肥氮比例的增加而显著增加，考虑到有机肥养分释放较为缓慢，具体的有机替代比例还需开展长期试验。     

不同有机培肥模式下双季稻田碳汇效应与收益评估

本研究基于1981年开展的有机肥长期定位试验,研究了不同有机肥种类、用量和施用方式对稻田生态系统碳排放、系统碳固定与净碳汇的影响,并对各处理经济效益进行了比较,为实现农业低碳、高值、高效生产提供理论参考。本研究所选取的有机肥处理包括:不施肥对照(CK);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M1);早稻施用两倍绿肥紫云英30 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M2);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2和猪粪15 t·hm-2,晚稻不施有机肥(M3);早稻施用绿肥紫云英15 t·hm-2+晚稻施用猪粪15 t·hm-2和冬季稻草覆盖4 500 kg·hm-2(M4);长期施用化肥(NPK)等5个处理。每5年于晚稻收获后采集土样测定土壤有机碳含量,并测定每年的早晚季水稻产量与生物量,用于估算系统收益与碳收支(5年平均)。结果表明:与不施肥对照相比,各施肥处理水稻产量均显著提高(P0.05),增幅为30.88%~96.52%,且随着施肥年限的增加,M4处理增产作用最大。长期施用有机肥显著提高红壤稻田土壤固碳能力,且有机肥用量增加系统土壤固碳能力增强,M2、M3、M4处理土壤固碳量显著高于M1、NPK和CK处理;稻田植株固碳量也显著提高(P0.05),M4和M3最高,双季稻植株固碳量为6.76~8.83 t(C)·hm~(-2)·a~(-1)。长期施用有机肥下稻田系统净碳汇显著增加,与对照相比施肥处理(M1、M2、M3、M4、NPK)系统净碳汇增加1.43~3.93 t(C)·hm~(-2)·a~(-1),系统碳汇效应显著(P0.05)。同一处理不同施肥年限由生产活动所引起的碳排放量保持不变,系统净碳汇量差异主要表现在系统固碳量上,其变化趋势与水稻产量变化趋势基本一致。长期施用有机肥显著降低了化肥投入,稻田生态系统经济效益显著增加(P0.05),并以M4处理最高,达25 683.7$·hm~(-2)·a~(-1)。综上结果表明:长期施用有机肥显著提高双季稻田碳汇效应与经济效益(P0.05),绿肥紫云英与猪粪和秸秆配施稻田生态系统碳汇效益与经济效益较单施绿肥紫云英优势明显。     

长期施用不同有机肥对甘薯产量和土壤生物性状的影响

以花生—甘薯轮作的长期定位试验为研究对象,研究不同(类)有机肥对甘薯产量、土壤微生物丰度和酶活性的影响,为选取合适的有机肥在提高作物产量和改善土壤生物性状方面提供依据。共选取5个施肥处理:(1)CK,空白对照;(2)NPK,单施化肥;(3)NPK+SR,化肥+稻草;(4)NPK+M,化肥+商品有机肥;(5)NPK+P,化肥+猪粪。结果表明:与CK相比,NPK、NPK+SR、NPK+M和NPK+P处理均显著增加鲜薯产量和地上部生物量(P<0.05),其中NPK+P处理效果最好。与CK比较,NPK处理显著降低土壤细菌、真菌、固氮菌和活化有机磷微生物的丰度(P<0.05),而NPK+SR、NPK+M和NPK+P处理在不同程度上缓解了NPK处理对土壤微生物丰度的抑制作用。土壤酶的加权平均值(GMea)在一定程度上可用来评价土壤酶的总体活性。与CK相比,NPK、NPK+SR和NPK+M处理的土壤酶活性显著降低(P<0.05),而NPK+P处理的土壤酶活性有所提高;对于土壤单一酶活性,NPK+P处理与CK比较显著降低土壤脲酶活性(P<0.05),但显著提高酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性。此外,主成分和相关性分析表明,土壤养分和土壤有机碳与鲜薯产量和地上部生物量显著正相关,土壤pH是驱动土壤微生物丰度和土壤酶活性变化的主要因素。因此,长期有机无机肥配施通过提高土壤养分、有机碳含量以及调节土壤pH变化在提高甘薯产量和改善土壤生物性状方面取得良好效果。总体来说,化肥配施猪粪在培肥地力和增产增收方面效果最佳。     

长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮

【目的】微生物量碳、氮是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和矿化的动力,与土壤养分循环密切相关,其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化。本研究旨在揭示长期施肥对贵州黄壤稻田土壤微生物生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物生物量氮 (SMBN) 的影响,并探讨其合理培肥模式。【方法】以贵州黄壤肥力与肥效长期定位监测基地为依托,采用氯仿熏蒸—K₂SO₄提取法,重点研究不同施肥条件下土壤微生物生物量碳氮的变化及其与全量有机碳氮的关系。试验处理包括不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M)、低量有机无机肥配施 (0.5MNPK) 和高量有机无机肥配施 (MNPK)。【结果】长期不同施肥处理下,SMBC的变化范围在423.87～695.04 mg/kg之间,SMBN的变化范围在44.36～91.65 mg/kg之间。施用化肥 (NPK) 和施用有机肥及两者配施 (M、0.5MNPK和MNPK) 能增加SMBC和SMBN含量,其中MNPK处理较CK处理SMBC含量增幅最高,达64.0%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与M处理差异不明显;M处理较CK处理SMBN含量增幅最高,达106.6%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与MNPK处理差异不明显;长期单施化肥 (NPK) 仅对SMBN含量有显著提高作用 (44.1%),对SMBC作用不明显。SOC、TN和微生物熵 (qMB) 的变化与SMBC一致,均表现为MNPK处理最高,其次为M和0.5MNPK处理,NPK处理最低;所有施肥处理下的SMBC/SMBN无显著性差异且均低于CK处理。【结论】土壤微生物碳、氮量和微生物熵的显著提高均与土壤有机质和全氮的含量变化呈正相关,单施有机肥和高量有机无机肥配施是提高土壤微生物生物量的有效途径。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平，为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区，在稻草全量还田基础上，设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平，以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照，共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量，分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下，减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%，与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100)，增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著，酸解性氮含量有差异，在N150处理下，稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150)；在酸解性氮组分中，SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下，与稻草单独还田处理相比，稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量，而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量；紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性，显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。     

紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响

【目的】紫云英-水稻轮作生产体系是近年来为解决大面积冬闲田而提出的水稻生产新模式。研究紫云英-水稻轮作模式下,不同量紫云英与化肥配施对稻谷增产效果及稻田土壤生物学特性的影响,为合理施用紫云英,有效改善稻田土壤微生态环境、提高土壤质量、保证水稻高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省农科院土壤肥料研究所2008年设置的紫云英-稻-稻定位试验为平台,分析了5种不同施肥模式下[不施紫云英和化肥(CK)、100%化肥不施紫云英以及70%化肥分别配施紫云英7500、15000、30000 kg/hm2])稻田耕层土壤(0—20 cm)微生物量碳、微生物量氮(SMBC、SMBN)和土壤酶活性的变化,及土壤生物学特性与土壤养分的相关性,并以水稻农艺性状和产量检验了土壤生产力。【结果】1)施用紫云英绿肥能够显著提高水稻籽粒产量,增加水稻单位面积的有效穗数和水稻结实率。尤其是70%化肥配施紫云英15000 kg/hm2处理,稻谷产量达7604.53 kg/hm2,比未施肥处理和单施化肥处理分别增产228.06%和36.29%,差异达显著水平。2)与对照相比,单施化肥处理土壤微生物量碳、氮增加,脲酶、酸性磷酸酶活性提高,过氧化氢酶活性降低;70%化肥的条件下,配施紫云英处理土壤微生物量及土壤酶活性显著高于单施化肥及对照处理,且随紫云英施用量的提高而增加。整个生育期,与对照相比,施紫云英处理土壤微生物量碳、氮分别提高21.03%~142.33%、19.97%~83.91%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高10.12%~100.33%、10.22%~43.23%、0.14%~7.28%。土壤微生物量及脲酶、酸性磷酸酶与土壤有机质、全氮、碱解氮呈显著或极显著正相关;过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关性。【结论】紫云英绿肥与化肥长期配合施用可显著提高水稻产量、土壤微生物量及土壤酶活性,改善稻田土壤的微生态环境。本试验条件下,在70%化肥施用量的前提下,紫云英施用量以15000~30000 kg/hm2的综合效果较好。故适量紫云英与化肥配施有利于提高土壤生产能力,是安徽沿江双季稻区稻田增产和培肥地力的有效途径。     

长期施肥对黄棕壤细菌多样性的影响

  【目的】   基于武汉黄棕壤长期定位试验 (1981—2016年),探究不同施肥措施下土壤肥力演变和土壤微生物多样性变化,为黄棕壤培肥以及农业绿色可持续发展提供依据。   【方法】   本研究采用Illumina MiSeq高通量测序技术和偏最小二乘路径模型 (PLS-PM) 综合分析了不施肥 (CK)、氮磷钾 (NPK)、常量有机肥 (OM)、氮磷钾+常量有机肥 (NPK+OM) 和氮磷钾+高量有机肥 (NPK+OMM) 5种不同施肥方式对黄棕壤理化性质、细菌多样性的影响及其与产量的关系。   【结果】   1) 与CK相比,施有机肥处理显著增加了土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量,而NPK处理只显著增加了土壤有机碳含量。NPK+OMM处理的土壤有效磷和速效钾含量显著高于OM和NPK+OM处理,3个有机肥处理间的碱解氮、有机碳含量差异不显著。4个施肥处理均显著提高了水稻产量,但处理间差异不显著。2) OM处理土壤微生物多样性最高,而高量粪肥投入的NPK+OMM处理,细菌多样性有下降的趋势,但各施肥处理间细菌多样性差异不显著。3) 长期不同施肥方式影响土壤细菌群落结构,其中NPK+OM和NPK+OMM处理细菌群落结构更接近。OM处理提高了变形菌纲和放线菌纲的相对丰度,降低了绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲的相对丰度。NPK处理降低了放线菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度,提高了酸杆菌纲相对丰度。与NPK+OM处理比较,NPK+OMM处理降低了放线菌纲和α-变形菌纲相对丰度,提高了厌氧绳菌纲、绿弯菌纲和硝化螺旋菌纲相对丰度。4) PLS-PM显示土壤有机碳 (SOC)、碱解氮、有效磷和速效钾对细菌群落结构表现出正调控 (路径系数 = 0.36),而pH表现负调控 (路径系数 = ?0.48);但是对细菌多样性的影响都较小;影响产量的理化指标主要是SOC、碱解氮和有效磷。土壤细菌多样性对产量显示正调控 (路径系数 = 0.42)。   【结论】   土壤有机碳 (SOC) 和碱解氮、有效磷、速效钾含量对细菌群落结构有正调控作用,而pH有负调控作用。与NPK处理相比,长期施用常量有机肥 (OM) 处理提高了细菌多样性和水稻产量,而高量有机肥配施氮磷钾肥 (NPK+OMM) 会导致细菌多样性和产量降低。     

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

不同有机肥对黄泥田土壤培肥效果及土壤酶活性的影响

【目的】低产黄泥田在南方稻区广泛分布,其障碍因素是土壤熟化度低,施用有机肥料是改良黄泥田的重要措施。本文通过田间试验研究化肥和不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果以及土壤碳、土壤氮、土壤磷转化的相关酶活性的变化规律,为低产黄泥田培肥改良提供理论依据和技术支撑。【方法】试验地位于湖北省京山县,种植模式为双季稻,田间试验中设6个处理, 分别为 （1）不施肥（CK）,（2）单施化肥（NPK）,（3）化肥＋绿肥（NPKG）,（4）化肥＋猪粪（NPKM）,（5）化肥＋秸秆（NPKS）,（6）化肥＋秸秆＋腐熟菌剂（NPKSD）,化肥用量相同,配施有机肥处理施用的有机碳量相当。水稻收获后取耕层土壤样品,测定不同处理土壤养分和土壤酶活性指标,了解土壤养分和土壤酶活性的变化特征;采用典型相关分析方法,分析土壤养分和土壤酶两组变量之间的相关关系,研究不同有机肥对低产黄泥田的培肥效果。【结果】有机肥能够提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,明显提高早稻和晚稻的产量。有机肥对土壤酶活性有很大影响,配施有机肥不同程度地提高了-葡萄糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶、 -木糖苷酶活性;过氧化物酶和脲酶没有明显差异;磷酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酚氧化酶活性有所降低。土壤酶活性是评价施肥对土壤肥力影响的重要生物指标,土壤养分和土壤酶活性典型相关分析结果显示,二者显著相关,可以用于评估黄泥田土壤肥力变化的酶主要有-葡萄糖苷酶、 -木糖苷酶、 -葡萄糖苷酶、 -纤维二糖苷酶。典型变量排序结果表明,有机肥的培肥效果秸秆＞猪粪＞绿肥。【结论】低产黄泥田增施有机肥可以显著提高水稻产量和土壤速效养分含量,施用不同有机肥9种土壤酶活性响应不同,其中-葡萄糖苷酶、-木糖苷酶、-葡萄糖苷酶、-纤维二糖苷酶活性可以用于表征低产黄泥田的肥力变化,不同有机肥的培肥效果为秸秆＞猪粪＞绿肥。     

红壤旱地玉米开花期土壤酶活性对长期施肥的响应

【目的】 长期施肥条件下,土壤酶活性与土壤养分周转和作物生长密切相关,因此,研究驱动土壤速效氮磷钾养分和作物养分吸收的关键土壤酶活性因子十分重要。 【方法】 基于始于1986年的红壤旱地长期施肥定位试验,于试验进行31年时的早玉米开花期 (2017年6月18日) 采集不施肥 (CK)、氮磷钾化肥 (NPK)、两倍氮磷钾化肥 (2NPK)、氮磷钾化肥配施有机肥 (NPKM)、单施有机肥 (OM) 5个处理的土壤样品,分析土壤蔗糖转化酶 (INV)、脱氢酶 (DEH)、纤维素酶 (CEL)、脲酶 (UR)、多酚氧化物酶 (PHOX)、酸性磷酸酶 (ACP) 和β-葡萄糖苷酶 (BG) 的变化规律,并利用冗余分析 (RDA) 探讨了驱动红壤旱地速效养分和玉米氮磷钾含量的关键土壤酶活性因子。 【结果】 与CK处理相比,施肥可以显著增加红壤旱地的土壤酶活性,且以NPKM处理的土壤酶活性最高。NPKM处理下INV、DEH、UR、PHOX、ACP和BG活性分别比OM处理增加了13.7%、13.5%、10.6%、10.5%、5.6%和13.4%,比2NPK处理增加了32.4%、112.2%、22.8%、33.3%、27.6%和50.4%。但是,在氮磷钾化肥用量之间,呈现出2NPK处理的CEL和UR活性显著高于NPK处理 (增幅为26.0%和50.6%),而INV、DEH、PHOX、ACP和BG均无显著差异。土壤pH、有机碳、速效氮磷钾和植株氮磷钾含量也呈现出NPKM处理显著高于其他处理的规律。RDA结果表明,INV、CEL和UR是影响土壤速效氮磷钾和植株养分含量的关键酶活性因子 (R2 > 0.90, P < 0.001)。 【结论】 在红壤旱地上,玉米开花期土壤酶活性对不同施肥处理的响应规律不同,其中有机无机肥配施更有利于提高土壤酶活性,且纤维素酶和脲酶活性对氮磷钾化肥用量改变的响应比较敏感。土壤蔗糖转化酶、纤维素酶和脲酶可以作为关键酶活性因子表征玉米开花期红壤旱地的养分周转和迁移。      

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

【目的】探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。【方法】以38年长期定位试验为研究平台,选择6个施肥处理:不施肥 (CK),氮磷钾配施 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2,NPK),常量有机肥 (有机肥30 t/hm2,折纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 135 kg/hm2、K₂O 45 kg/hm2,M₂),常量有机肥配施氮磷钾肥 (M₂NPK),高量有机肥 (有机肥60 t/hm2,M₄),高量有机肥配施氮磷钾肥 (M₄NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。【结果】玉米籽粒产量以M₄NPK处理最高,平均产量为9637 kg/hm2,其次是M₂NPK处理,平均产量为9422 kg/hm2,CK处理产量最低,平均产量为3551 kg/hm2,且显著低于其他各处理。前10年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,M₂与M₄处理的籽粒产量与NPK处理均无显著差异。之后至2017年,单施有机肥处理玉米产量较NPK处理平均提高3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。在培肥30年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为19.3%,产量可持续性指数SYI为0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在10年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M₄NPK和M₄处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关 (r = 0.826**),土壤有机碳每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。【结论】在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为0.35～0.47 g/kg,全氮含量增加46.3%～84.2%,玉米产量稳定系数 (SYI = 0.58) 达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征，为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋，种植制度为冬小麦–夏休闲，无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2，NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪，MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样，测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA，根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数)，使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比，NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量，显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109，与CK相比，NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理，而Simpson指数显著低于CK和NPK处理，NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上，共获得35个细菌类群，其中，放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%)，占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比，MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845，P < 0.05) 的相对丰度，增加了拟杆菌门 (F = 4.461，P < 0.05) 的相对丰度，3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示，CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异，且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量，这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下，化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度，有机无机肥配施还改变了细菌群落结构，特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度，更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

长期施用有机肥对稻麦轮作体系土壤有机碳氮组分的影响

【目的】 以湖北武汉地区长期稻麦轮作制度下施肥试验地作为研究对象,研究了长期不同施肥处理对耕层土壤有机碳、全氮及活性碳氮组分的影响,为优化稻麦轮作体系下施肥措施,实现土壤固碳减排,培肥土壤提供理论依据。 【方法】 长期施肥试验开始于1981年,试验处理包括不施肥 (CK)、施化学氮肥 (N)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施有机肥 (M) 及有机无机肥配施处理 (NPKM)。收集2017年小麦收获后耕层 (0—20 cm) 土壤,测定各小区土壤中的有机碳 (SOC)、全氮 (TN)、微生物量碳氮 (MBC、MBN)、水溶性碳 (DOC)、热水溶性有机碳 (HWSC)、颗粒有机碳氮 (POC和PON)、轻组有机碳氮 (LFOC和LFON) 及氯化钾浸提氮 (KEN,即水溶性无机氮) 的含量并分析各指标间的关系。 【结果】 1) 除KEN外,长期施用有机肥显著增加耕层土壤的各碳氮组分含量,特别是有机无机肥配施处理。2) 各活性有机碳组分占SOC的百分比由高到低排序为POC > LFOC > HWSC > MBC > DOC,各氮组分占TN的百分比由高到低排序为PON > LFON > MBN > KEN,其中POC占SOC的24.04%～37.64%,PON占TN的12.09%～20.24%,且有机肥处理下POC/SOC、PON/TN显著高于其余处理。3) 通过对土壤有机碳及各活性有机碳的对施肥的敏感性分析可得,各活性碳敏感性指数均显著高于SOC,且DOC的敏感性最高。4) 通过各组分间相关性分析可知,除KEN外,各碳、氮组分间显著正相关,其中DOC与SOC、PON与TN关系更为紧密,表明DOC及PON可较好地反应出SOC、TN的变化情况。 【结论】 在湖北稻麦轮作地区,长期有机无机肥配施处理显著增加了土壤碳库及氮库,促进了土壤碳、氮的积累,尤其是颗粒有机碳和有机氮 (POC和PON)。水溶性碳 (DOC) 对施肥反应最为敏感,可作为指示该地区有机物早期变化的指示物。      

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。      

长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势

【目的】依托中国东北典型农田设置的公主岭黑土长期培肥试验,研究长期培肥条件下黑土地区玉米产量和氮肥效应的时间演变趋势,阐明氮肥利用率和土壤养分之间的相关性,为指导我国建立长期培肥模式和提高氮肥利用率提供依据。【方法】本文选择不同有机肥用量(M0、M30和M60)下不施肥处理(CK)、施氮肥(N)、施磷钾肥(PK)和平衡施肥(NPK),共计12个处理,研究长期培肥对玉米的氮肥农学效率、氮肥当季利用率和氮肥累积利用率的影响。【结果】有机肥料和化肥(NPK)对玉米均具有显著增产效果,有机肥化肥配施可降低玉米产量的变异系数(CV)和提高可持续性指数(SYI)从而保证玉米的持续稳产高产。平衡施肥条件下的氮肥农学效率、当季利用率和累积利用率随着施肥年限的延长呈上升趋势并且达到显著或极显著水平;常量有机肥区和高量有机肥区的土壤肥力得到显著提升,氮肥效应随时间演变趋势分别为变化不显著和显著降低趋势。氮肥利用率与土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤速效钾呈显著负相关。【结论】在相对较高的肥力条件下,黑土地区玉米氮肥效应呈显著下降或变化不显著的趋势将为高肥力条件下有机肥部分替代化肥提供科学依据。